Рассмотрены задачи надежности и безопасности при реализации космических программ. Проведено исследование по обоснованию проектно-конструкторских характеристик космических группировок на основе вероятностного подхода, который позволяет согласовывать проектные решения с требованиями надежности, проводить оперативный прогноз и анализ проектно-конструкторских характеристик космических группировок на начальных этапах разработки космических программ. Работоспособность представленного подхода проиллюстрирована на модельных примерах. Выполнена оценка эффективности космических программ с учетом отказов космических аппаратов. Разработаны метод оптимизации надежности, ресурса, кратности резерва, количества замен, числа резервных космических аппаратов с учетом минимизации затрат и компьютерная программа оптимизации проектно-конструкторских характеристик космических группировок. Полученные результаты могут быть полезны специалистам по проектированию космических аппаратов и студентам соответствующего профиля.